新黑科技：澳洲科学家发明神奇“墨水”，可3D打印带有活细胞的骨骼

时间：2021-02-16  作者：盛诺一家

这项新技术被称为“全方位陶瓷细胞悬浮液生物打印技术（COBICS)”， 结合3D打印机，使用一种由磷酸钙制成的特殊墨水，能够打印出骨状结构。当放入水中时，这些结构在几分钟内就会变硬。

3D打印带有活细胞的骨骼

UNSW化学学院的Dr.Iman Roohani说，虽然3D打印仿骨骼结构的想法并不新鲜，但这是头一次可以在室温下制造出这种材料——带有活细胞，而且没有刺激性化学物质或辐射。

他表示，这是一项独特的技术，可以制造出与骨组织非常相似的结构，可临床应用于外伤、癌症或大块组织切除等引起的骨缺损的原位修复。

与Dr. Roohani共同开发这项突破性技术的副教授Kristopher Kilian表示，这种3D打印结构含有活细胞，加上它的便携性，使它成为现有前沿技术的一大进步。

Kilian教授解释，目前为止，制造一块骨骼类材料来修复患者的骨组织，首先需要进入实验室，使用高温熔炉和有毒化学物质来制造结构。这个过程中产生一种干燥的物质，接着它被带到临床环境或实验室清洗，然后向其中加入活细胞。

“我们这项技术很酷的一点是，我们可以直接把墨水挤压到有细胞的地方，比如患者骨头上的一个洞，使其可以直接进入含有细胞、血管和脂肪的骨头里，并在那里打印出已经含有活细胞的骨状结构。目前还没有其他技术可以直接做到这一点。”

它是如何开发出来的？

在发表在《高级功能材料》（Advanced Functional Materials）期刊上的一篇研究论文中，作者描述了他们如何在含有活细胞的微凝胶基质中开发出这种特殊的墨水。

Dr. Roohan说：“这种墨水通过利用其成分可在水性环境中纳米结晶的凝固机制，将无机墨水转化为机械互锁的骨磷灰石纳米晶体。”

“换句话说，它形成了一种化学上类似于骨骼构造的结构。这种墨水的配制方式使其在生物体内快速且无毒地转化，并且仅在其接触体内环境（如体液）时才开始转化，这为外科医生提供充足的工作时间。”

当墨水与含有活细胞的胶原物质结合时，它能够原位制造骨样组织，这可能适用于骨组织工程应用、疾病建模、药物筛选以及骨缺损原位修复。

临床应用前景：

外科医生和医疗技术制造商已经对此技术产生了浓厚的兴趣。

Kilian教授认为，虽然还处于早期阶段，但这种新的骨骼打印技术可以为治疗和修复骨组织开辟一条全新的途径。

Kilian教授认为，这一进步为许多可能的变革性技术应用提供了可能，包括在实验室中使用墨水制造用于疾病建模的骨骼，制造用于牙齿修复的生物活性材料，以及指导患者的骨骼重建。

“我想象着有一天，需要骨移植的患者走进诊所，他们的骨骼解剖结构成像传送到3D打印机，然后直接在他们的体内打印出来。

“这有可能从根本上改变目前的做法，减少患者痛苦，并最终挽救生命。”

接下来，研究人员将在动物模型中进行体内试验，以观察类骨结构中的活细胞在植入现有骨组织后是否继续生长。

来源：

本文编译自Medical Xpress于2021年1月25日刊载的《Scientists use a novel ink to 3-Dprint bone with living cells》

原文链接：

https://medicalxpress.com/news/2021-01-scientists-ink-d-bone-cells.html

编者按：

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